JP7140316B2 - Secondary battery step charge control device and method - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池のステップ充電制御装置及び方法に関し、より詳しくは、充電を始める前に二次電池の充電状態と分極電圧に応じてステップ充電制御方式を適応的に変更することで充電時間を短縮することができるステップ充電制御装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE
本出願は、２０１８年１２月２１日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－０１６７９２７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority based on Korean Patent Application No. 10-2018-0167927 filed on December 21, 2018, and all contents disclosed in the specification and drawings of this application are incorporated into this application. .
近年、繰り返して充電と再生が可能な二次電池が化石エネルギーの代替手段として注目されている。 In recent years, secondary batteries that can be repeatedly charged and regenerated have attracted attention as an alternative to fossil energy.
二次電池は、携帯電話、ビデオカメラ、電動工具のような伝統的なハンドヘルドデバイスに主に使用されたが、近年は電気で駆動される自動車（ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）、大容量の電力貯蔵装置（ＥＳＳ）、無停電電源供給システム（ＵＰＳ）などへとその応用分野が徐々に広がっている。 Secondary batteries were mainly used in traditional handheld devices such as mobile phones, video cameras, and power tools, but in recent years, they have been widely used in electrically powered automobiles (EV, HEV, PHEV), large-capacity power storage. Its application field is gradually expanding to equipment (ESS), uninterruptible power supply system (UPS), and the like.
ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池の二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず、自己放電率が低くてエネルギー密度が高いというなどの長所から脚光を浴びている。 Secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries have been commercialized. It is attracting attention due to its advantages such as low self-discharge rate and high energy density.
二次電池の多様な充電方式のうちステップ充電方式は、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ ）と温度に応じて充電電流の大きさを段階的に調節する方式である。 Among various charging methods for a secondary battery, the step charging method is a method for stepwise adjusting the magnitude of charging current according to the state of charge (SOC) and temperature of the secondary battery.
一般的なステップ充電方式では、充電初期は充電電流の大きさが大きく、充電が進むにつれて充電電流の大きさが段階的に減少する。充電電流は複数に分割された充電状態区間毎に異なるように割り当てられる。 In a general step charging method, the magnitude of the charging current is large at the beginning of charging, and the magnitude of the charging current gradually decreases as the charging progresses. A charging current is allocated differently for each divided charging state interval.
充電電流の大きさは、充電状態の低い区間が充電状態の高い区間より相対的に大きい。また、充電電流の大きさが同一に維持される充電状態区間の幅は充電後半に行くほど徐々に減少する。したがって、充電後半に行くほど充電電流の大きさが段階的に減少しながら、同じ充電電流が維持される時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）も徐々に短くなる。 The magnitude of the charging current is relatively larger in the low state of charge section than in the high state of charge section. In addition, the width of the charging state section in which the magnitude of the charging current remains the same gradually decreases toward the latter half of charging. Therefore, as the charge current progresses toward the latter half of the charge, the charge current is gradually decreased, and the duration for which the same charge current is maintained is gradually shortened.
従来のステップ充電方式は、大きく２種に分けられる。 Conventional step charging methods are roughly classified into two types.
第一の方式は、充電電流と温度に応じて限界充電状態（ＳＯＣｍａｘ）をルックアップテーブルで定義し、段階別充電電流と温度に対応するＳＯＣｍａｘをルックアップテーブルからマッピングした後、二次電池の充電状態がＳＯＣｍａｘに到達するまで現在段階の充電電流の大きさを一定に維持する。ここで、ルックアップテーブルは、ＳＯＣｍａｘ＝Ｆ（Ｉ，Ｔ）で表すことができる。Ｉは充電電流であり、Ｔは温度である。 The first method is to define the limit state of charge (SOC max ) according to the charge current and temperature in a lookup table, map the SOC max corresponding to the stepped charge current and temperature from the lookup table, and then perform the secondary The magnitude of the current charging current is kept constant until the state of charge of the battery reaches SOC max . Here, the lookup table can be expressed as SOC max =F(I, T). I is the charging current and T is the temperature.
第二の方式は、充電状態区間と温度に応じて二次電池に最大で印加可能な充電電流Ｉｍａｘをルックアップテーブルで定義し、現在の充電状態区間及び温度に対応する充電電流Ｉｍａｘをルックアップテーブルからマッピングした後、現在の充電状態区間でマッピングされた充電電流Ｉｍａｘを二次電池に印加し続ける。ここで、ルックアップテーブルは、Ｉｍａｘ＝Ｆ（ＳＯＣ，Ｔ）で表すことができる。ＳＯＣは充電状態であり、Ｔは温度である。 In the second method, the maximum charging current Imax that can be applied to the secondary battery according to the charging state interval and temperature is defined in a lookup table, and the charging current Imax corresponding to the current charging state interval and temperature is determined. After mapping from the lookup table, the charging current Imax mapped in the current state of charge interval is continuously applied to the secondary battery. Here, the lookup table can be expressed as I max =F(SOC, T). SOC is the state of charge and T is the temperature.
ステップ充電方式において、充電電流が変更される条件は実験を通じて予め決定する。すなわち、充電実験を通じて充電状態区間毎にリチウム析出のような副反応を起こさない充電電流の最大大きさを決定するか、又は、充電電流の大きさを維持したとき、副反応を起こさずに到達できる充電状態の最大上限を充電電流の大きさに応じて決定する。 In the step charging method, conditions for changing the charging current are determined in advance through experiments. That is, the maximum amount of charging current that does not cause a side reaction such as lithium deposition is determined for each charging state section through charging experiments, or if the amount of charging current is maintained, it can be reached without causing side reactions. The maximum possible state of charge is determined according to the magnitude of the charging current.
ステップ充電方式は、充電が進むにつれて二次電池が収容可能な最大充電電力を二次電池に印加しながら充電電流の大きさを段階的に減らすことで、充電時間を短縮し、二次電池の寿命退化を防止できるという利点がある。 In the step charging method, the maximum charge power that the secondary battery can accommodate is applied to the secondary battery as the charging progresses, and the magnitude of the charging current is reduced step by step, thereby shortening the charging time and increasing the capacity of the secondary battery. There is an advantage that life deterioration can be prevented.
一方、リチウム二次電池の充電は、充電を始める時点の分極状態に影響を受ける。すなわち、充電を始める前に二次電池の充電状態が同じであっても、分極の程度に応じて二次電池に印加する充電電流の大きさを適応的に調節しなければならない。 On the other hand, the charging of lithium secondary batteries is affected by the state of polarization at the start of charging. That is, before charging is started, the magnitude of the charging current applied to the secondary battery should be adaptively adjusted according to the degree of polarization even if the secondary battery is in the same state of charge.
例えば、二次電池の充電を始める前に無負荷状態が長時間維持されれば、分極電圧は０（零）に近い。すなわち、電極を構成する活物質の表面と内部でリチウムイオンの拡散が十分に行われて、活物質全体でリチウムイオンの濃度が均一である。一方、二次電池の充電開始前に無負荷状態が短時間維持されれば、リチウムイオンの拡散が十分ではないため、活物質全体におけるリチウムイオンの濃度が均一ではない。 For example, if the no-load state is maintained for a long time before charging the secondary battery, the polarization voltage is close to 0 (zero). That is, lithium ions are sufficiently diffused on the surface and inside of the active material constituting the electrode, and the concentration of lithium ions is uniform throughout the active material. On the other hand, if the no-load state is maintained for a short time before charging of the secondary battery is started, diffusion of lithium ions is not sufficient, and the concentration of lithium ions in the entire active material is not uniform.
電極でリチウムイオンの濃度が均一でなければ、二次電池の端子電圧は開放電圧成分の外にも分極電圧成分を含むようになる。分極電圧は、充電モードでは正の値を示し、放電モードでは負の値を示す。すなわち、充電モードでは開放電圧よりも端子電圧が増加し、放電モードでは開放電圧よりも端子電圧が小さい。 If the concentration of lithium ions in the electrodes is not uniform, the terminal voltage of the secondary battery includes a polarization voltage component in addition to the open-circuit voltage component. The polarization voltage exhibits a positive value in charge mode and a negative value in discharge mode. That is, in the charge mode, the terminal voltage is higher than the open circuit voltage, and in the discharge mode, the terminal voltage is lower than the open circuit voltage.
二次電池内に正の分極電圧が存在するとき、通常のステップ充電方式に従って充電状態と温度に対応する充電電流Ｉｍａｘを二次電池に続いて印加すれば、予め設定された充電状態の上限値に到達する前に負極の表面からリチウム析出が起きる。分極電圧が正である場合、負極活物質の内部より表面に存在するリチウムイオンの濃度が高くて、負極の電位がリチウムの析出条件に該当する０ボルトに早く到達するためである。 When a positive polarization voltage exists in the secondary battery, if a charging current Imax corresponding to the state of charge and temperature is subsequently applied to the secondary battery according to the normal step charging method, the upper limit of the preset state of charge can be obtained. Lithium deposition occurs from the surface of the negative electrode before the value is reached. This is because when the polarization voltage is positive, the concentration of lithium ions existing on the surface of the negative electrode active material is higher than that inside the negative electrode active material, and the potential of the negative electrode quickly reaches 0 V, which corresponds to the deposition condition of lithium.
逆に、二次電池内に負の分極電圧が存在する場合は、負極の電位が分極電圧に比例して高くなる。したがって、通常のステップ充電方式に従って充電状態と温度に対応する充電電流Ｉｍａｘを予め設定された充電状態の上限値まで二次電池に印加しても、負極の表面でリチウムが析出されない。分極電圧が負である場合、負極活物質の内部より表面に存在するリチウムイオンの濃度が低くて、負極の電位がリチウムの析出条件に該当する０ボルトに遅く到達するためである。 Conversely, when a negative polarization voltage exists in the secondary battery, the potential of the negative electrode increases in proportion to the polarization voltage. Therefore, even if the charging current Imax corresponding to the state of charge and the temperature is applied to the secondary battery up to the predetermined upper limit of the state of charge according to the normal step charging method, lithium is not deposited on the surface of the negative electrode. This is because when the polarization voltage is negative, the concentration of lithium ions present on the surface of the negative electrode active material is lower than that inside the negative electrode active material, and the potential of the negative electrode reaches 0 V, which corresponds to the deposition condition of lithium, later.
したがって、二次電池のステップ充電においては、二次電池の分極程度を把握してステップ充電方式を異ならせて適用する必要がある。 Therefore, in the step charging of the secondary battery, it is necessary to determine the degree of polarization of the secondary battery and apply different step charging methods.
一方、従来のステップ充電方式は、段階別充電電流が適用される充電状態区間が一定に固定されている。 On the other hand, in the conventional step charging method, the charging state section to which the stepwise charging current is applied is fixed.
例えば、充電状態２０～３０％区間及び充電状態３０～４０％区間に対する充電電流の大きさをそれぞれＩｍａｘ，２０～３０％及びＩｍａｘ，３０～４０％に設定したとすれば、充電開始前の充電状態が２０％であれ２５％であれ、充電電流の大きさはＩｍａｘ，２０～３０％で一定であり、充電状態が３０％に到達すれば、充電電流の大きさがＩｍａｘ，３０～４０％に変更される。そして、充電状態が３０～４０％である区間では充電電流の大きさがＩｍａｘ，３０～４０％で一定に維持される。 For example, if the magnitude of the charging current for the 20% to 30% state of charge section and the 30 to 40% state of charge section is set to I max, 20 to 30% and I max, 30 to 40% , then Whether the state of charge is 20% or 25%, the magnitude of the charging current is constant at I max,20-30% , and when the state of charge reaches 30%, the magnitude of the charging current is I max, Changed to 30-40% . In addition, the magnitude of the charging current is kept constant at Imax , 30-40% in the section where the state of charge is 30-40% .
しかし、充電開始前の充電状態が充電状態区間（２０～３０％）の中間領域（２５％）に属する場合は、次の充電状態区間（３０～４０％）の前半部まで充電電流の大きさをある程度維持し続けてもよい。特定大きさの充電電流（Ｉｍａｘ，２０～３０％）を二次電池に印加する間にリチウムが析出されるか否かは、二次電池の充電状態が充電を始めるときの充電状態を基準にしてどの位変化したかに依存するためである。 However, if the state of charge before the start of charging belongs to the middle region (25%) of the section of charge state (20-30%), the magnitude of the charging current is the first half of the next section of charge state (30-40%). may be maintained to some extent. Whether or not lithium is deposited while a specific magnitude of charging current (I max, 20 to 30% ) is applied to the secondary battery is determined based on the state of charge of the secondary battery when charging is started. This is because it depends on how much the
しかし、従来のステップ充電方式は、充電を始めるときの充電状態を考慮せずに充電電流の大きさを段階的に減少させる。すなわち、充電開始時点を基準にしてリチウムが析出するほどに充電状態が増加しなかったにもかかわらず、次の充電状態区間に充電状態が進入さえすれば無条件に充電電流を減少させる。このような充電電流制御方式は二次電池の充電時間を短縮するのに限界がある。 However, the conventional step charging method reduces the magnitude of the charging current step by step without considering the state of charge when charging is started. That is, even though the state of charge did not increase enough to deposit lithium based on the charging start time, the charging current is unconditionally decreased as long as the state of charge enters the next state of charge interval. Such a charging current control method has limitations in shortening the charging time of the secondary battery.
本発明は、上記のような従来技術の背景下で創案されたものであり、二次電池のステップ充電において、充電開始前の二次電池の充電状態と分極電圧に応じて二次電池に印加される段階別充電電流の大きさを適応的に調節することで充電時間を短縮することができる二次電池のステップ充電制御装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention was invented under the background of the prior art as described above. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling step charging of a secondary battery capable of shortening the charging time by adaptively adjusting the magnitude of the charging current for each step.
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。 Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood from the embodiments of the present invention. Also, the objects and advantages of the present invention can be achieved by means and combinations thereof shown in the claims.
上記の技術的課題を達成するため、本発明の一態様による二次電池のステップ充電制御装置は、二次電池の電圧、電流及び温度をそれぞれ測定する電圧測定部、電流測定部及び温度測定部と、前記電圧測定部、前記電流測定部及び前記温度測定部と動作可能に結合された充電制御部とを含む。 In order to achieve the above technical object, a secondary battery step charge control device according to an aspect of the present invention includes a voltage measuring unit, a current measuring unit, and a temperature measuring unit that respectively measure the voltage, current, and temperature of the secondary battery. and a charge control unit operatively coupled to the voltage measurement unit, the current measurement unit and the temperature measurement unit.
望ましくは、前記充電制御部は、二次電池の充電が始まる前に前記電圧測定値、前記電流測定値及び前記温度測定値に基づいて二次電池の充電状態と開放電圧を推定する制御ロジックと、少なくとも二次電池の内部抵抗、電流測定値及び前記推定された開放電圧から二次電池の分極電圧を決定する制御ロジックと、前記推定された開放電圧と予め定義された開放電圧最低値との差に該当する開放電圧偏差を決定する制御ロジックと、分極電圧及び開放電圧偏差と補正ファクターとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記決定された分極電圧と前記決定された開放電圧偏差に対応する補正ファクターを決定する制御ロジックと、前記補正ファクターによって前記推定された充電状態を補正してルックアップ充電状態を決定する制御ロジックと、充電状態及び温度と充電電流の大きさとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記ルックアップ充電状態と前記温度測定値に対応する充電電流の大きさを決定する制御ロジックと、前記決定された充電電流の大きさに相応する充電電流が二次電池に印加されるように前記決定された充電電流を充電装置に提供する制御ロジックとを含むプロセスを行うように構成される。 Preferably, the charge control unit includes control logic for estimating a state of charge and an open-circuit voltage of the secondary battery based on the measured voltage, the measured current, and the measured temperature before charging of the secondary battery starts. , control logic for determining a polarization voltage of the secondary battery from at least the internal resistance of the secondary battery, current measurements and the estimated open circuit voltage; With reference to control logic for determining an open-circuit voltage deviation corresponding to the difference, and a pre-defined correlation between the polarization voltage and the open-circuit voltage deviation and a correction factor, the determined polarization voltage and the determined open-circuit control logic for determining a correction factor corresponding to the voltage deviation; control logic for correcting the estimated state of charge by the correction factor to determine a lookup state of charge; control logic for determining a charging current magnitude corresponding to the lookup state of charge and the temperature measurement with reference to a predefined correlation between; and control logic for providing the determined charging current to the charging device such that the charging current is applied to the secondary battery.
一態様によれば、前記充電制御部は、二次電池が放電モードまたは休止モードである間に、拡張カルマンフィルターを用いて前記電圧測定値、前記電流測定値及び前記温度測定値から二次電池の充電状態を周期的に決定し、前記決定された複数の充電状態のうち充電が開始される直前に推定された充電状態を補正して前記ルックアップ充電状態を決定するように構成され得る。 According to one aspect, the charging control unit uses an extended Kalman filter to convert the voltage measurement, the current measurement, and the temperature measurement into the secondary battery while the secondary battery is in a discharge mode or a rest mode. and determining the lookup state of charge by correcting the state of charge estimated immediately before charging is started among the plurality of determined states of charge.
他の態様によれば、前記充電制御部は、充電状態と開放電圧との間の予め定義された相関関係を参照して前記推定された充電状態に対応する開放電圧を推定するように構成され得る。 According to another aspect, the charging controller is configured to estimate an open circuit voltage corresponding to the estimated state of charge with reference to a predefined correlation between state of charge and open circuit voltage. obtain.
さらに他の態様によれば、前記充電制御部は、下記の式によって、前記分極電圧を決定するように構成され得る。
（ここで、ｋは時間インデックス、ｄＶｐｏｌ［ｋ］は分極電圧、Ｖｃｅｌｌ［ｋ］は拡張カルマンフィルターによって推定された電圧または測定電圧、ＶＯＣＶ［ｋ］は開放電圧、Ｒ０は二次電池の内部抵抗、Ｉ［ｋ］は二次電池の充電電流である。） (where k is the time index, dV pol [k] is the polarization voltage, V cell [k] is the voltage estimated by the extended Kalman filter or the measured voltage, V OCV [k] is the open circuit voltage, R 0 is the secondary The internal resistance of the battery, I[k] is the charging current of the secondary battery.)
さらに他の態様によれば、前記充電制御部は、下記の式によって、前記開放電圧偏差を決定するように構成され得る。
さらに他の態様によれば、前記充電制御部は、下記の式によって、前記ルックアップ充電状態を決定するように構成され得る。
望ましくは、前記充電制御部は、前記開放電圧偏差に比例するように前記補正ファクターを決定し、前記分極電圧に反比例するように前記補正ファクターを決定するように構成され得る。 Preferably, the charging controller is configured to determine the correction factor to be proportional to the open-circuit voltage deviation and to determine the correction factor to be inversely proportional to the polarization voltage.
上記の技術的課題を達成するため、本発明の他の一態様による二次電池のステップ充電制御方法は、（ａ）二次電池の放電モードまたは休止モードで二次電池の電圧、電流及び温度を測定する段階と、（ｂ）二次電池の充電が始まる前に、前記電圧測定値、前記電流測定値及び前記温度測定値に基づいて二次電池の充電状態と開放電圧を推定する段階と、（ｃ）少なくとも二次電池の内部抵抗、電流測定値及び前記推定された開放電圧から二次電池の分極電圧を決定する段階と、（ｄ）前記推定された開放電圧と予め定義された開放電圧最低値との差に該当する開放電圧偏差を決定する段階と、（ｅ）分極電圧及び開放電圧偏差と補正ファクターとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記決定された分極電圧と前記決定された開放電圧偏差に対応する補正ファクターを決定する段階と、（ｆ）前記補正ファクターによって前記推定された充電状態を補正してルックアップ充電状態を決定する段階と、（ｇ）充電状態及び温度と充電電流の大きさとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記ルックアップ充電状態と前記温度測定値に対応する充電電流の大きさを決定する段階と、（ｈ）前記決定された充電電流の大きさに相応する充電電流が二次電池に印加されるように前記決定された充電電流を充電装置に提供する段階とを含む。 In order to achieve the above technical object, a secondary battery step charge control method according to another aspect of the present invention comprises: and (b) estimating the state of charge and open circuit voltage of the secondary battery based on the voltage measurement, the current measurement and the temperature measurement before charging of the secondary battery begins. (c) determining the polarization voltage of the secondary battery from at least the internal resistance of the secondary battery, the current measurement and the estimated open circuit voltage; and (d) the estimated open circuit voltage and the predefined open circuit voltage. (e) determining an open-circuit voltage deviation corresponding to a difference from a voltage minimum; (f) correcting the estimated state of charge by the correction factor to determine a lookup state of charge; (g) determining a correction factor corresponding to the voltage and the determined open-circuit voltage deviation; (h ) providing the determined charging current to a charging device so that a charging current corresponding to the determined charging current magnitude is applied to the secondary battery.
本発明による技術的課題は、二次電池のステップ充電制御装置を含む電気駆動装置によっても達成される。 The technical object according to the invention is also achieved by an electric drive comprising a step charging controller for a secondary battery.
本発明によれば、充電を始める前の二次電池の充電状態（ｄＶｏｃｖ）と分極電圧（ｄＶｐｏｌ）とを同時に考慮して充電電流の大きさを適応的に制御することで、二次電池のステップ充電時間を従来より短縮することができる。特に、充電電流の大きさが相対的に大きい充電状態区間の上限を増加させることで、二次電池の充電時間を短縮することができる。また、二次電池が休止モードまたは放電モードから充電モードに切り換えられた場合、充電電流の大きさが変更される充電状態区間の上限を拡張することで充電時間短縮効果をさらに増加させることができる。 According to the present invention, the charge state (dV ocv ) and the polarization voltage (dV pol ) of the secondary battery before starting charging are simultaneously considered to adaptively control the magnitude of the charging current. The step charging time of the battery can be shortened compared to the conventional method. In particular, it is possible to shorten the charging time of the secondary battery by increasing the upper limit of the charging state interval in which the magnitude of the charging current is relatively large. In addition, when the secondary battery is switched from the rest mode or the discharge mode to the charge mode, it is possible to further increase the effect of shortening the charging time by extending the upper limit of the charging state section in which the magnitude of the charging current is changed. .
外にも本発明は他の多様な効果を有し得、このような本発明の他の効果は後述する詳細な説明によって理解でき、本発明の実施形態からより明らかに分かるであろう。 In addition, the present invention can have various other advantages, and such other advantages of the present invention can be understood from the detailed description below, and will be more clearly understood from the embodiments of the present invention.
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。 The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention. The present invention should not be construed as being limited only to the matters described in the drawings.
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms and words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meaning, and the inventors themselves have It should be interpreted with the meaning and concept according to the technical idea of the present invention according to the principle that the concept of the term can be properly defined.
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。 Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most desirable embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention. It should be understood that there may be various equivalents and modifications that could be substituted for them at the time of filing.
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。 In addition, in the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known structures or functions may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「プロセッサ」のような用語は、少なくとも一つの機能または動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せとして具現され得る。 Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this does not exclude other components, but means that it can further include other components unless otherwise specified. . Also, the term "processor" in the specification means a unit that performs at least one function or operation, and can be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。 Furthermore, throughout the specification, when a part is "coupled (connected)" to another part, this means not only "direct coupling (connection)" but also "indirect coupling" via other elements. Also includes "connection (connection)".
本明細書において、二次電池は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルを二次電池として見なし得る。また、二次電池は、直列及び／または並列で接続されたセルのアセンブリを意味し得る。一例として、複数のリチウムポリマーセルを設計容量に合わせて直列及び／または並列で連結したモジュールやパックを二次電池として見なし得る。 As used herein, a secondary battery means one independent cell that has a negative terminal and a positive terminal and is physically separable. As an example, one pouch-type lithium polymer cell can be considered as a secondary battery. A secondary battery can also refer to an assembly of cells connected in series and/or in parallel. For example, a secondary battery may be a module or pack in which a plurality of lithium polymer cells are connected in series and/or in parallel according to a designed capacity.
図１は、本発明の実施形態による二次電池のステップ充電制御装置を示したブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a secondary battery step charge control apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１を参照すると、本発明の実施形態による二次電池のステップ充電制御装置１０は、二次電池２０に結合されて二次電池２０のステップ充電を適応的に制御する。
Referring to FIG. 1, a secondary battery
ステップ充電とは、充電状態区間を複数に分割し、各充電状態区間毎に二次電池２０に最大で印加可能な充電電流を予め定義し、二次電池２０の充電状態と温度に応じて予め定義された充電電流を二次電池２０に印加する方式を言う。
In the step charging, the charge state section is divided into a plurality of sections, the maximum charge current that can be applied to the
二次電池のステップ充電制御装置１０は、電圧測定部３０、電流測定部４０、温度測定部５０、充電制御部６０及び保存部７０を含む。
The secondary battery step
電圧測定部３０は、充電制御部６０の要請によって周期的に二次電池２０の正極と負極との間の電圧を測定して電圧測定値を充電制御部６０に出力する。
The
電圧測定部３０は、二次電池２０の電圧を充電及び保持するフローティングキャパシタ、フローティングキャパシタに充電及び保持された二次電池２０の電圧を測定する電圧センシング回路などを含むことができるが、本発明がここに限定されることはない。
The
電圧測定部３０は、二次電池２０が直列で連結された複数のセルを含むとき、複数のセルに対する端子電圧を同時にまたは異時的（ｔｉｍｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ）に測定可能に設計変更され得る。複数のセルに対する端子電圧測定技術は当業界に周知されているため、詳しい説明は省略する。
When the
電流測定部４０は、充電制御部６０の要請によって周期的に二次電池２０を通じて流れる電流を測定して電流測定値を充電制御部６０に出力する。二次電池２０を通じて流れる電流は充電電流または放電電流である。
The
電流測定部４０は、二次電池２０を通じて電流が流れるとき、センス抵抗４５の両端に印加される電圧を測定して充電制御部６０に出力することができる。センス抵抗４５の両端電圧は電流測定値に該当する。充電制御部６０は、オームの法則（Ｖ＝ＩＲ）を用いてセンス抵抗４５の両端電圧を電流に変換することができる。勿論、電流測定部４０はホールセンサのような他の公知の電流センサで代替可能である。
The
温度測定部５０は、充電制御部６０の要請によって周期的に二次電池２０の温度を測定して温度測定値を充電制御部６０に出力する。
The
温度測定部５０は、熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）のように当業界で公知の温度センサであり得るが、本発明がここに限定されることはない。
The
保存部７０は、電気的、磁気的、光学的または量子学的にデータを記録し消去可能な保存媒体である。保存部７０は、非制限的に、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。保存部７０は、充電制御部６０によってアクセスできるように、例えばデータバスなどを介して充電制御部６０と動作可能に電気的に結合され得る。
The
保存部７０は、充電制御部６０によって実行される各種の制御ロジックを含むプログラム、及び／または制御ロジックの実行時に発生するデータ、及び／または各種の制御ロジックの実行のために必要な予め定義されたデータ、パラメータ、ルックアップテーブルなどを、保存及び／または更新及び／または消去することができる。保存部７０は、論理的に二つ以上に分割可能であり、充電制御部６０内に含まれることを制限しない。
The
充電制御部６０は、二次電池２０のステップ充電を全般的に制御するための構成要素である。
The charging
充電制御部６０は、二次電池２０の充電状態と開放電圧、開放電圧最小値を基準にした開放電圧偏差、分極電圧などを決定し、充電直前の充電状態と分極電圧、そして二次電池の温度に応じて充電電流の大きさを調節するのに必要な少なくとも一つ以上の制御ロジックを実行可能な構成要素である。
The charging
充電制御部６０は、充電モード、放電モード及び休止モードにおいて、ソフトウェアとして予め定義された拡張カルマンフィルターアルゴリズムを用いて二次電池２０の充電状態を推定することができる。
The
二次電池２０の充電状態を推定するとき、拡張カルマンフィルターを適用するためには、二次電池２０を一つのシステムとして見做して状態方程式（ｓｔａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ）と出力方程式（ｏｕｔｐｕｔ ｅｑｕａｔｉｏｎ）を定義する必要がある。
In order to apply the extended Kalman filter when estimating the state of charge of the
望ましい実施形態において、状態方程式と出力方程式は回路モデルから誘導され得る。 In a preferred embodiment, the state and output equations can be derived from the circuit model.
図２は、拡張カルマンフィルターの状態方程式と出力方程式を誘導可能な本発明の実施形態による回路モデル２００を示している。
FIG. 2 shows a
図２を参照すると、回路モデル２００は、二次電池２０の充電状態に応じて変化する開放電圧源２１０を含む。開放電圧源２１０によって形成される開放電圧は、充電状態に応じて固有に変わり得る。
Referring to FIG. 2, the
開放電圧源２１０は、二次電池２０が電気化学的に長時間安定化したときの開放電圧をシミュレートする。
The open-
開放電圧源２１０によって形成される開放電圧は、実験を通じて充電状態毎に予め定義できる。
The open-circuit voltage formed by the open-
すなわち、二次電池２０の開放電圧を充電状態毎に測定する。その後、測定されたデータを解析して関数やルックアップテーブルの形態で開放電圧と充電状態との相関関係を定義することができる。
That is, the open-circuit voltage of the
本発明において、開放電圧と充電状態との間の予め定義された相関関係は、二次電池の温度をさらに他の独立変数として考慮して定義することができる。すなわち、温度と開放電圧によって充電状態を定義することができる。 In the present invention, the predefined correlation between the open-circuit voltage and the state of charge can be defined by considering the temperature of the secondary battery as another independent variable. In other words, the state of charge can be defined by temperature and open-circuit voltage.
回路モデル２００は、二次電池２０の内部抵抗をシミュレートする直流抵抗２２０を含むことができる。直流抵抗２２０は、二次電池２０が充電または放電するとき、内部抵抗によって生じる内部抵抗電圧をシミュレートする。
本発明が属する技術分野において、内部抵抗電圧はＩＲ電圧と称する。ＩＲ電圧によって、充電時に測定された電圧は開放電圧よりも大きい。逆に、放電時に測定された電圧は開放電圧よりも小さい。直流抵抗２２０の抵抗値は実験を通じて予め設定され得る。
In the technical field to which the present invention belongs, the internal resistance voltage is called the IR voltage. Due to the IR voltage, the voltage measured during charging is greater than the open circuit voltage. Conversely, the voltage measured during discharge is less than the open circuit voltage. The resistance value of the
回路モデル２００は、二次電池２０の分極電圧（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）をシミュレートする少なくとも一つのＲＣ回路２３０を含むことができる。ＲＣ回路２３０は、少なくとも一つの抵抗Ｒ１とこれと並列で連結された少なくとも一つのコンデンサＣ１を含む。
分極電圧は、二次電池２０が充電または放電されるとき、正極と負極に分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が累積されて生じる電圧である。ＲＣ回路２３０の抵抗値とキャパシタンス値は実験を通じて予め設定され得る。
The polarization voltage is a voltage generated by accumulating polarization between the positive electrode and the negative electrode when the
望ましくは、本発明の実施形態による拡張カルマンフィルターの状態方程式と出力方程式は、上述した回路モデル２００から誘導することができる。
Preferably, the state and output equations of the extended Kalman filter according to embodiments of the present invention can be derived from the
拡張カルマンフィルターは、動的なシステムに対し、外部で測定可能な変数とシステムの外乱（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）を考慮してシステムの状態を確率統計的に推定できる適応的なソフトウェアアルゴリズム（ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）である。 The extended Kalman filter is an adaptive software algorithm that can stochastically estimate the state of a dynamic system considering externally measurable variables and system disturbances. be.
拡張カルマンフィルターの基本原理は、本発明が属した技術分野に周知されている。一例として、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｌ．Ｐｌｅｔｔの論文「Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs、Part 1. Background、Journal of Power Sources 134、2004、252－261」を参照可能であり、本明細書の一部として上記の論文が援用され得る。
The basic principle of the extended Kalman filter is well known in the technical field to which the present invention pertains. As an example, Gregory L. See Plett, "Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs,
本発明において、拡張カルマンフィルターの状態方程式は、状態変数として二次電池の充電状態と二次電池の分極電圧を含み、状態変数を時間に応じてアップデートさせる。 In the present invention, the state equation of the extended Kalman filter includes the state of charge of the secondary battery and the polarization voltage of the secondary battery as state variables, and updates the state variables according to time.
具体的には、状態方程式は、離散時間モデル（ｔｉｍｅ－ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｍｏｄｅｌ）に基づいた以下のような二つの方程式を含むことができる。 Specifically, the state equation can include the following two equations based on a time-discrete model.
（数式１）
（数式２）
ここで、数式１は、電流積算法（ａｍｐｅｒｅ ｃｏｕｎｔｉｎｇ）によって状態変数の一つである充電状態（ＳＯＣ）を時間アップデートさせる充電状態アップデート方程式である。
Here,
数式２は、回路モデル２００に含まれたＲＣ回路２３０を用いて状態変数の他の一つである二次電池２０の分極電圧を時間アップデートさせる分極電圧アップデート方程式である。
数式１において、Ｑｃａｐａｃｉｔｙは二次電池の容量、ｋは時間インデックス、Ｉは時間インデックスｋで測定された電流、Ｒ１及びＣ１は回路モデル２００に含まれたＲＣ回路の抵抗値及びキャパシタンス値である。Ｉの符号は充電時に負であり、放電時に正である。また、充電及び放電が行われない休止モードでは、Ｉは０である。
In
数式１及び２で示した状態方程式は、行列を用いて数式３のようなベクトル状態方程式で表すことができる。
The state equations shown in
（数式３）
数式３において、Ｒ１、Ｃ１及びＱｃａｐａｃｉｔｙは実験を通じて直接測定するか又は拡張カルマンフィルターによって推定されるシステムの状態誤差が最小になるように試行錯誤法（Ｔｒｉａｌ＆Ｅｒｒｏｒ）を使ってチューニング可能な電気的特性値であり、固定された値であるか、若しくは、二次電池の充電状態または二次電池の退化度によって変化する値である。
In
本発明において、拡張カルマンフィルターの出力方程式は離散時間モデルで表すことができる。すなわち、出力方程式は、時間インデックスｋで二次電池の充電状態による開放電圧、分極電圧及び二次電池の内部抵抗によって生じる内部抵抗電圧を用いて二次電池の電圧を出力変数として表す。 In the present invention, the output equation of the extended Kalman filter can be represented by a discrete-time model. That is, the output equation expresses the voltage of the secondary battery as an output variable using the open-circuit voltage, the polarization voltage, and the internal resistance voltage caused by the internal resistance of the secondary battery, depending on the state of charge of the secondary battery at the time index k.
具体的には、出力方程式は、時間インデックスｋを基準にして下記の数式４で表すことができる。 Specifically, the output equation can be expressed by Equation 4 below based on the time index k.
（数式４）
数式４において、ＶＯＣＶ［ｋ］は、二次電池の開放電圧であり、回路モデル２００に含まれた開放電圧源２１０によって形成される電圧である。ＶＯＣＶ［ｋ］は、充電状態と開放電圧との相関関係を予め定義した関数またはルックアップテーブルを用いて算出することができる。すなわち、数式１によって充電状態を得た後、関数やルックアップテーブルを用いて充電状態に対応する開放電圧を決定することができる。充電状態に対応する開放電圧を決定するとき、二次電池２０の温度がさらに考慮され得る。
In Equation 4, V OCV [k] is the open-circuit voltage of the secondary battery, which is the voltage generated by the open-
また、Ｖ１［ｋ］は、回路モデル２００のＲＣ回路２３０によって形成される電圧であり、数式２の分極電圧アップデート方程式を用いて決定することができる。
Also, V 1 [k] is the voltage formed by the
また、Ｉ［ｋ］Ｒ０は、回路モデル２００の直列抵抗２２０によって形成される内部抵抗電圧であり、測定された電流値と予め設定された直列抵抗２２０の抵抗値を用いて決定することができる。
Also, I[k]R 0 is the internal resistance voltage formed by the
本発明において、充電制御部６０は、上述した状態方程式と出力方程式を用いて一定時間毎に拡張カルマンフィルターアルゴリズムを反復的に実行して二次電池２０の充電状態を適応的に推定することができる。
In the present invention, the
まず、充電制御部６０は、状態変数である充電状態（ＳＯＣ）と分極電圧（Ｖ１）を次のように初期化することができる。
初期化：
Initialization:
上記の初期化数式において、Ｖｃｅｌｌ［０］は拡張カルマンフィルターのアルゴリズムが実行されてから初めて測定した初期電圧を示す。また、ＯＣＶ－１は、充電状態を開放電圧に変換する演算子（ＯＣＶ（ＳＯＣ））に対する逆変換演算子である。ＳＯＣ［０］は、充電状態と開放電圧とに対する予め定義された相関関係から容易に計算可能である。 In the above initialization formula, V cell [0] indicates the initial voltage measured for the first time after the extended Kalman filter algorithm is executed. Also, OCV -1 is an inverse transformation operator for the operator (OCV(SOC)) that transforms the state of charge into an open-circuit voltage. SOC[0] can be easily calculated from a predefined correlation for state of charge and open circuit voltage.
ここで、前記予め定義された相関関係は、ルックアップテーブルまたはルックアップ関数であり得る。ルックアップテーブルは、充電状態と開放電圧との間で相互参照可能なデータ構造を有し得る。また、ルックアップ関数は、充電状態及び開放電圧のいずれか一つを入力変数として入力を受け、他の一つを出力変数として出力できる関数形態を有し得る。 Here, the predefined correlation can be a lookup table or a lookup function. The lookup table may have a data structure that allows cross-referencing between state of charge and open voltage. Also, the lookup function may have a function form that receives one of the state of charge and the open-circuit voltage as an input variable and outputs the other one as an output variable.
拡張カルマンフィルターは、初期条件に対してロバスト性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を有するため、状態変数の初期条件が必ずしも特定の条件に制限される必要はない。したがって、状態変数の初期条件は、拡張カルマンフィルターによって推定されるシステムの状態が発散してはならないという条件を満足するように、任意に設定され得る。 Since the extended Kalman filter has robustness to the initial conditions, the initial conditions of the state variables do not necessarily have to be restricted to specific conditions. Therefore, the initial conditions of the state variables can be arbitrarily set to satisfy the condition that the state of the system estimated by the extended Kalman filter must not diverge.
充電制御部６０は、一定時間（△ｔ）が経過すれば、数式１及び２の状態方程式を用いて充電状態と分極電圧を時間アップデートすることができる。
The
（数式１）
（数式２）
数式１及び２において、Ｉ［０］は電流測定部４０によって初めて測定された初期電流値であり、△ｔは時間インデックスの増加周期である。
In
また、充電制御部６０は、下記の数式を用いて状態変数に対する誤差共分散を時間アップデートする。ここで、ｋは１である。
Also, the charging
（数式５）
数式５において、ｘは状態変数、ｋは時間インデックス、ｗは拡張カルマンフィルターのプロセスノイズ、上端に＾記号付きのＡとＢは状態方程式から得られるヤコビアン（Ｊａｃｏｂｉａｎ）、Ｔは転置行列演算子である。シグマの付いたパラメータは該当のパラメータの誤差共分散を示す。また、マイナス記号付きの誤差共分散は時間アップデートされた共分散を示し、プラス記号付きの誤差共分散は直前に補正された誤差共分散を示す。 In Equation 5, x is the state variable, k is the time index, w is the process noise of the extended Kalman filter, A and B with the ^ symbol at the top are the Jacobians obtained from the state equation, and T is the transposed matrix operator. be. Parameters marked with sigma indicate the error covariance of that parameter. Also, the error covariance with a minus sign indicates the time-updated covariance, and the error covariance with a plus sign indicates the immediately corrected error covariance.
数式５において、時間インデックスｋが１であるとき、右辺にある状態変数に対する誤差共分散の初期値は拡張カルマンフィルターが発散しないように予め設定され得るが、一例として０に設定できる。また、プロセスノイズの場合も状態方程式と出力方程式との誤差を考慮して適切にチューニングされ得るが、一例として充電状態に関するプロセスノイズ（Ｗｓｏｃ）は０に設定し、分極電圧に関するプロセスノイズ（Ｗｖ１）は０．１に設定できる。二つのプロセスノイズ値は変更され得、充電状態に関するプロセスノイズと分極電圧に関するプロセスノイズとの比率調節を通じて電流積算値と分極電圧値の信頼度を決定することができる。 In Equation 5, when the time index k is 1, the initial value of the error covariance for the state variables on the right side may be preset so that the extended Kalman filter does not diverge, and may be set to 0, for example. In addition, the process noise can also be properly tuned in consideration of the error between the state equation and the output equation. v1 ) can be set to 0.1. The two process noise values can be changed, and the reliability of the current integration value and the polarization voltage value can be determined by adjusting the ratio between the process noise for the state of charge and the process noise for the polarization voltage.
誤差共分散の時間アップデートが終われば、充電制御部６０は、電流測定部４０及び電圧測定部３０を用いて二次電池２０の電流Ｉ［１］及び電圧Ｖ［１］を測定し、時間アップデートされた状態変数Ｖ１［１］、測定された電流Ｉ［１］及び時間アップデートされたＳＯＣ［１］に対応する開放電圧ＶＯＣＶ［１］を数式４に適用して二次電池の電圧Ｖｃｅｌｌ［１］を出力変数として予測する。
After the time update of the error covariance is finished, the charging
（数式４）
その後、充電制御部６０は、時間アップデートされた誤差共分散を下記の数式に適用して時間インデックスｋが１であるときのカルマンゲイン（Ｌ）を決定する。
After that, the charging
（数式６）
数式６において、上端に＾記号付きのＣとＤは出力方程式から得られるヤコビアンであり、ｖは拡張カルマンフィルターのセンサノイズであり、Ｔは転置行列演算子である。センサノイズは、電圧測定部３０、電流測定部４０及び温度測定部５０の誤差に起因するものであって、適切な値にチューニングされ得るが、一例として０．０１に設定できる。
In Equation 6, C and D with the ^ sign at the top are the Jacobians obtained from the output equation, v is the sensor noise of the extended Kalman filter, and T is the transposed matrix operator. The sensor noise is caused by errors in the
次いで、充電制御部６０は、決定されたカルマンゲイン（Ｌ）、測定された電圧（Ｖ［１］）、時間アップデートされた状態変数を下記の数式に適用して状態変数を補正することで状態変数を推定する。
Then, the charging
（数式７）
数式７において、ｘとｚはそれぞれ状態変数と出力変数を示し、－記号は該当状態変数が時間アップデートされた状態変数であることを示し、＋記号は該当状態変数が推定された状態変数であることを示し、上端に＾付きのｚは予測された二次電池の電圧Ｖｃｅｌｌ［１］で、上端に＾のないｚは実際に測定された二次電池の電圧Ｖ［１］である。 In Equation 7, x and z indicate a state variable and an output variable, respectively, - sign indicates that the corresponding state variable is a time-updated state variable, and + sign indicates that the corresponding state variable is an estimated state variable. z is the predicted secondary battery voltage V cell [1], and z without ^ is the actually measured secondary battery voltage V[1].
望ましくは、充電制御部６０は、数式７によって推定された状態変数から充電状態を抽出することで二次電池の充電状態を推定することができる。
Preferably, the charging
最後に、充電制御部６０は、決定されたカルマンゲインとヤコビアンＣ、そして時間アップデートされた状態変数の誤差共分散を下記の数式に適用して状態変数の誤差共分散を補正する。
Finally, the charging
（数式８）
上記のような一連の計算過程は、時間インデックスｋが１ずつ増加するとき、すなわち時間△ｔが経過する度に繰り返して実行される。また、数式７によって推定された状態変数と数式８によって補正された状態変数との誤差共分散は、次回のサイクルの計算周期で状態変数と誤差共分散を時間アップデートするときに再度使われる。 A series of calculation processes as described above are repeatedly executed when the time index k is incremented by 1, that is, each time the time Δt elapses. Also, the error covariance between the state variables estimated by Equation 7 and the state variables corrected by Equation 8 is used again when time-updating the state variables and the error covariance in the calculation period of the next cycle.
充電制御部６０は、二次電池（６０）の充電モード、放電モードまたは休止モード中に拡張カルマンフィルターを実行して二次電池２０の状態変数、すなわち充電状態（ＳＯＣ［ｋ］）と分極電圧（Ｖ１［ｋ］）を周期的に決定し、推定された充電状態（ＳＯＣ［ｋ］）と分極電圧（Ｖ１［ｋ］）を保存部７０に記録する。
The
また、充電制御部６０は、下記の数式９によってｄＶＯＣＶ［ｋ］とｄＶｐｏｌ［ｋ］とのパラメータを追加的に決定する。
Also, the charging
（数式９）
数式９において、ＶＯＣＶ，ｍｉｎは、二次電池２０が公称Ｃ－レート（Ｎｏｍｉｎａｌ Ｃ－ｒａｔｅ）に該当する放電電流で放電下限電圧Ｖｍｉｎに到達した後、二次電池２０の放電を中断して十分な時間無負荷状態を維持したときの二次電池２０の開放電圧であって、開放電圧最低値に該当する。
In Equation 9, V OCV,min is the discharge of the
ＶＯＣＶ，ｍｉｎは、二次電池２０がリチウムポリマーセルである場合３．０Ｖに設定され得るが、本発明がここに限定されることはない。ｄＶＯＣＶ［ｋ］は、二次電池２０の現在開放電圧と開放電圧最低値との間の差を表すパラメータである。したがって、ｄＶＯＣＶ［ｋ］は開放電圧偏差であると定義できる。
V OCV,min can be set to 3.0 V when the
また、ＶＯＣＶ［ｋ］は、拡張カルマンフィルターによって一定時間間隔毎に推定された充電状態（ＳＯＣ［ｋ］）に対応するものであって、事前に定義されるＳＯＣ－ＯＣＶルックアップテーブルから決定することができる。 Also, V OCV [k] corresponds to the state of charge (SOC [k]) estimated at regular time intervals by the extended Kalman filter, and is determined from a predefined SOC-OCV lookup table. can do.
また、ｄＶｐｏｌ［ｋ］は、数式４のＶ１［ｋ］に該当し、一定時間間隔で拡張カルマンフィルターの数式３によって決定される分極電圧（Ｖ１［ｋ］）に該当する。
Also, dV pol [k] corresponds to V 1 [k] of Equation 4, and corresponds to the polarization voltage (V1[k]) determined by
数式９において、ＶＯＣＶ，ｍｉｎは、放電実験を通じて予め決定され、固定された値であるか又は二次電池２０の退化度によって変化され得る。
In Equation 9, V OCV,min is predetermined through discharge experiments and can be a fixed value or can be changed according to the degree of deterioration of the
二次電池２０の退化度は、Ｉ－Ｖ直線方程式の傾きから決定することができる。すなわち、充電制御部６０は、保存部７０に累積保存された複数の電圧データ及び電流データを用いて最小自乗法（ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）によってＩ－Ｖ直線方程式を算出し、Ｉ－Ｖ直線方程式の傾きを二次電池２０の内部抵抗として決定することができる。そして、充電制御部６０は、保存部７０に予め記録されている二次電池２０の初期内部抵抗を基準にした内部抵抗の増加率％を決定し、（１００％－増加率）を退化度値として決定することができる。
The degree of degradation of the
本発明は、退化度を算出する方法によって限定されないため、内部抵抗を用いた退化度の算出法の外にも、本発明が属した技術分野で公知の他の方法によって退化度が算出可能であることは自明である。 Since the present invention is not limited by the method of calculating the degree of degradation, the degree of degradation can be calculated by other methods known in the technical field to which the present invention belongs, in addition to the method of calculating the degree of degradation using internal resistance. One thing is self-evident.
望ましくは、充電制御部６０は、二次電池２０の充電状態及び温度と充電電流との間の予め定義された相関関係、例えばステップ充電ルックアップテーブルを参照してステップ充電方式によって二次電池２０の充電を制御する。
Preferably, the charging
図３は、二次電池２０の充電状態（ＳＯＣ）及び温度（Ｔ）と充電電流の大きさとの間の相関関係を予め定義しているステップ充電ルックアップテーブルの一例である。
FIG. 3 is an example of a step charge lookup table that predefines the correlation between the state of charge (SOC) and temperature (T) of the
一実施例において、充電制御部６０は、二次電池２０のステップ充電を行う際、図３に示されたステップ充電ルックアップテーブルを参照して二次電池２０に印加する充電電流の大きさを充電状態区間別に一定に制御することができる。
In one embodiment, when performing step charging of the
ステップ充電ルックアップテーブルにおいて、第１行は充電状態を示し、第１列は温度を示す。充電電流の大きさは、第１行の充電状態と第１列の温度とが交わる位置の値にマッピングされる。 In the step charge lookup table, the first row indicates charge state and the first column indicates temperature. The magnitude of the charging current is mapped to the value at the intersection of the state of charge in the first row and the temperature in the first column.
二次電池２０の温度が２５℃であるとき、充電状態区間１０～３６％では充電電流の大きさが１５０Ａにマッピングされる。また、充電状態区間３６～４０％では充電電流の大きさが１００Ａにマッピングされる。また、充電状態区間４０～１００％区間では充電電流の大きさが５０Ａにマッピングされる。
When the temperature of the
同様に、二次電池２０の温度が１５℃であるとき、充電状態区間１０～２６％では充電電流の大きさが１５０Ａにマッピングされる。また、充電状態区間２６～３６％では充電電流の大きさが１００Ａにマッピングされる。また、充電状態区間３６～１００％区間では充電電流の大きさが５０Ａにマッピングされる。
Similarly, when the temperature of the
同様に、二次電池２０の温度が３５℃であるとき、充電状態区間１０～４０％では充電電流の大きさが１５０Ａにマッピングされる。また、充電状態区間４０～４５％では充電電流の大きさが１００Ａにマッピングされる。また、充電状態区間４５～１００％区間では充電電流の大きさが５０Ａにマッピングされる。
Similarly, when the temperature of the
充電制御部６０は、拡張カルマンフィルターを用いて推定した充電状態及び温度測定部５０を通じて測定した二次電池２０の温度に対応する充電電流の大きさをステップ充電ルックアップテーブルからマッピングして決定することができる。
The charging
マッピングされた充電電流の大きさは、該当充電状態区間で二次電池２０を充電するとき、リチウム析出のような二次電池２０の副反応を起こさないながらも二次電池２０に印加可能な充電電流の最大値であって、充電実験を通じて予め設定され得る。
The magnitude of the mapped charging current is a charge that can be applied to the
具体的な例として、拡張カルマンフィルターを用いて推定した充電状態及び温度がそれぞれ２６％及び２５℃であれば、充電電流の大きさは１５０Ａと決定される。また、二次電池２０の温度が２５℃に維持される場合、充電状態が１０～３６％区間に属するときは、二次電池２０の充電電流を１５０Ａに維持させる。しかし、二次電池２０の充電状態が３６％まで増加すれば、二次電池２０に印加される充電電流の大きさは１００Ａに減少し、１００Ａの充電電流は充電状態が３６～４０％である区間で同一に維持される。
As a specific example, if the state of charge and temperature estimated using the extended Kalman filter are 26% and 25° C., respectively, the magnitude of the charging current is determined to be 150A. In addition, when the temperature of the
望ましくは、充電制御部６０は、二次電池２０が休止モード、すなわち無負荷状態（ｎｏ－ｌｏａｄ ｓｔａｔｅ）から充電モードに切り換えられるか又は放電モードから充電モードに切り換えられる場合、通常のステップ充電制御方式とは異なるように充電電流をマッピングする。以下、これについて具体的に説明する。
Preferably, the
充電制御部６０は、二次電池２０が休止モード、すなわち無負荷状態から充電モードに切り換えられるか又は放電モードから充電モードに切り換えられる場合、充電が始まる直前に拡張カルマンフィルターによって推定された充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅｄ［ｋ］）を数式１０を用いて補正することで、ルックアップ用途で使用するルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を決定することができる。
When the
（数式１０）
数式１０において、ｄＳＯＣ（ｄＶＯＣＶ［ｋ］，ｄＶｐｏｌ［ｋ］））は数式９を用いて決定したｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］と充電状態の補正ファクターに該当するｄＳＯＣとの間の予め定義された相関関係、例えば補正ファクタールックアップテーブルであり得る。補正ファクタールックアップテーブルは、二次電池２０の温度別に定義され得る。
In
補正ファクターｄＳＯＣの変化方向とｄＶｏｃｖ［ｋ］の変化方向とは同一である。したがって、ｄＶｐｏｌ［ｋ］が変化しないとき、ｄＶＯＣＶ［ｋ］が増加すればＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］の減少量は大きくなり、逆にｄＶＯＣＶ［ｋ］が減少すればＳＯＣｅｓｉｔｍａｔｅ［ｋ］の減少量は小さくなる。 The changing direction of the correction factor dSOC and the changing direction of dV ocv [k] are the same. Therefore, when dV pol [k] does not change, if dV OCV [k] increases, the amount of decrease in SOC estimate [k] increases . The amount of decrease becomes smaller.
一方、補正ファクターｄＳＯＣの変化方向とｄＶｐｏｌ［ｋ］の変化方向とは反対である。したがって、ｄＶｏｃｖ［ｋ］が変化しないとき、ｄＶｐｏｌ［ｋ］が増加すればＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］の減少量は小さくなり、逆にｄＶｐｏｌが小さくなればＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］の減少量は大きくなる。また、二次電池２０が放電モードから充電モードに切り換えられる場合、放電モードではｄＶｐｏｌ［ｋ］が負の値であるため、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］の減少量は休止モードから充電モードに切り換えられる場合よりも相対的に大きい。
On the other hand, the changing direction of the correction factor dSOC and the changing direction of dV pol [k] are opposite. Therefore, when dV ocv [k] does not change, if dV pol [k] increases, the amount of decrease in SOC estimate [k] decreases, and conversely, if dV pol decreases, the amount of decrease in SOC estimate [k] is growing. Also, when the
ｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］による補正ファクターｄＳＯＣは、二次電池２０の充電実験を通じて予め決定することができる。
A correction factor dSOC based on dV OCV [k] and dV pol [k] can be determined in advance through charging experiments of the
すなわち、二次電池２０の開放電圧偏差がｄＶＯＣＶ［ｋ］、二次電池２０の分極電圧がｄＶｐｏｌ［ｋ］、二次電池２０の充電状態がＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］、二次電池の温度がＴ［ｋ］になるように、二次電池２０の状態を調節する。ここで、ｄＶＯＣＶ［ｋ］、ｄＶｐｏｌ［ｋ］及びＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］は多様な値に調節可能である。その後、図３に定義されたようなルックアップテーブルを参照してＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］とＴ［ｋ］に該当する充電電流の大きさを識別した後、該当充電電流を二次電池２０に印加しながら二次電池２０の負極電位が０になるまで二次電池２０に印加された充電電流を積算して二次電池２０の充電状態変化量を決定する。その後、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］と充電状態変化量とを合算した値と、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］が属する充電状態区間上限値との差値をｄＶＯＣＶ［ｋ］、ｄＶｐｏｌ［ｋ］及びＴ［ｋ］に対応するｄＳＯＣとして決定することができる。望ましくは、安全マージンを考慮する場合、実験的に決定したｄＳＯＣ値を所定％減少できることは当業者に自明である。
That is, the open circuit voltage deviation of the
上記のような充電実験を多様な条件のｄＶＯＣＶ［ｋ］、ｄＶｐｏｌ［ｋ］、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］及びＴ［ｋ］に対して実施すれば、温度に応じた補正ファクタールックアップテーブルを生成することができる。生成された補正ファクタールックアップテーブルは保存部７０に記録されて更新され得る。
If the charging experiment as described above is performed for dV OCV [k], dV pol [k], SOC estimate [k] and T[k] under various conditions, a correction factor lookup table according to temperature can be obtained. can be generated. The generated correction factor lookup table may be recorded in the
一例として、図３を参照すると、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］が３４％、Ｔ［ｋ］が２５℃とするとき、該条件からマッピングされる充電電流の大きさは１５０Ａである。充電電流１５０Ａを二次電池２０に印加して負極電位が０になるまで充電を行ったとき、充電状態変化量が４％であれば、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］と充電状態変化量とを合算した値は３８％、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］が属する充電状態区間、すなわち充電電流が１５０Ａに設定された充電状態区間１０～３６％の上限値は３６％であるため、ｄＳＯＣは２％と決定することができる。
As an example, referring to FIG. 3, when SOC estimate [k] is 34% and T[k] is 25° C., the magnitude of the charging current mapped from the conditions is 150A. When a charging current of 150 A is applied to the
望ましくは、充電制御部６０は、充電を始める前に数式１０を用いて決定したルックアップ充電状態（ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ）と、温度測定部５０を通じて充電開始直前に測定した二次電池２０の充電開始温度に対応する充電電流の大きさとをステップ充電ルックアップテーブルからマッピングして充電電流の初期値を決定することができる。
Preferably, the
また、充電制御部６０は、二次電池２０の充電が始まれば、充電装置８０を制御して充電電流を二次電池２０に一定に印加する。同時に、充電制御部６０は、電圧測定部３０、電流測定部４０及び温度測定部５０を通じて周期的に二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定して測定値を保存部７０に記録する。
Also, when charging of the
また、充電制御部６０は、一定時間間隔を置いて拡張カルマンフィルターを用いて二次電池２０の充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ）を推定し、ｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌ値を決定し（数式９を参照）、補正ファクタールックアップテーブルを参照してｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌ値に対応する補正ファクターｄＳＯＣを決定し、補正ファクターｄＳＯＣを用いて充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ）を補正してルックアップ充電状態（ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ）を決定し（数式１０を参照）、ルックアップ充電状態（ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ）及び二次電池２０の温度に対応する充電電流の大きさをステップ充電ルックアップテーブルからマッピングして、充電装置８０側にマッピングされた充電電流の大きさを提供して充電装置８０が該当する充電電流を二次電池２０に印加するようにする制御ロジックを繰り返すことができる。
In addition, the charging
上記のように充電方式が変更されれば、ステップ充電ルックアップテーブルで充電電流の大きさをマッピングするとき、拡張カルマンフィルターによって推定された充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ）ではなく、ｄＳＯＣという補正ファクターが反映されたルックアップ充電状態（ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ）が用いられるため、充電電流の大きさが減少する充電状態区間の境界値を増加させることができる。 If the charging method is changed as described above, a correction factor called dSOC is reflected instead of the state of charge (SOC estimate ) estimated by the extended Kalman filter when mapping the magnitude of the charging current in the step charge lookup table. Since the lookup charge state (SOC lookup ) is used, it is possible to increase the boundary value of the charge state interval in which the magnitude of the charge current decreases.
例えば、図３を参照すると、拡張カルマンフィルターによって推定された二次電池２０の充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ）が３６％であり、二次電池２０の温度が２５℃である場合、ステップ充電ルックアップテーブルから決定される充電電流の大きさは１００Ａである。しかし、本発明は、３６％－ｄＳＯＣに該当するルックアップ充電状態（ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ）を基準にして充電電流の大きさをマッピングするため、１５０Ａを充電電流として決定する。したがって、補正ファクターｄＳＯＣに該当する充電状態区間だけ１５０Ａの充電電流が印加される時間が増加する。また、充電電流の大きさは、拡張カルマンフィルターによって推定される充電状態（ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ）を基準にして３６％＋ｄＳＯＣに該当する充電状態から１００Ａに減少する。このように、充電電流の大きさが相対的に大きい充電状態区間の上限が増加すれば、充電時間が短縮される効果を期待することができる。
For example, referring to FIG. 3, if the state of charge (SOC estimate ) of the
また、補正ファクターｄＳＯＣは、二次電池２０の負極電位が０以下に減少しない条件を適用して実験的に予め決定したものである。したがって、充電電流の大きさが大きい充電状態区間の上限が増加しても、リチウムが負極の表面で析出する現象を防止することができる。
Further, the correction factor dSOC is experimentally determined in advance under the condition that the negative electrode potential of the
他の実施例によれば、充電制御部６０は、マイクロプロセッサを含むＭＣＵ（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）で具現できる。このような実施例において、充電制御部６０は、上述した制御ロジックを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、メモリ素子、データ処理装置などを選択的に含むことができる。
According to another embodiment, the charging
また、上述した制御ロジックは、ＭＣＵで実行可能なプログラムでコーディングされてＭＣＵのプロセッサがアクセス可能な保存媒体に保存されて実行できる。保存部７０がＭＣＵ内に組み込まれる場合、前記プログラムは保存部７０に記録されることを制限しない。
Also, the above-described control logic may be coded as a program executable by the MCU, stored in a storage medium accessible by the processor of the MCU, and executed. When the
記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであればその種類に特に制限がない。一例として、前記記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも一つ以上を含む。 The type of recording medium is not particularly limited as long as it can be accessed by a processor included in a computer. As an example, the recording medium includes at least one or more selected from the group including ROM, RAM, register, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk and optical data recording device.
コード体系は、キャリア信号に変調されて特定時点で通信キャリアに含まれ、ネットワークで連結されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論可能である。 The coding scheme is modulated onto a carrier signal and included on the communication carrier at a particular point in time, and may be stored and executed in a distributed manner on computers linked in a network. Also, functional programs, codes and code segments for implementing the combined control logic can be easily inferred by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.
他の実施例によれば、充電制御部６０は、充電装置８０とデータを送受信するために通信インタフェースを通じて充電装置８０と連結され得る。この場合、充電制御部６０は、通信インタフェースを通じてステップ充電ルックアップテーブルを用いて決定した充電電流の大きさに関するデータを充電装置８０に伝送することができる。すると、充電装置８０は、受信された情報を参照して充電制御部６０が決定した充電電流の大きさに相応する充電電流を二次電池２０に印加することができる。
According to another embodiment, charging
望ましくは、充電装置８０は、商用電力網と連結された電気自動車の充電ステーションまたは電気自動車の充電インバータ制御装置であり得るが、本発明がここに限定されることはない。
Preferably, the charging
望ましくは、通信インタフェースは、ＣＡＮ通信インタフェース、ＲＳ２３２通信インタフェースなどの有線通信インタフェース、及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、ＷｉＦｉなどの近距離無線通信インタフェースであり得る。 Preferably, the communication interface is a wired communication interface such as a CAN communication interface, an RS232 communication interface, and a short-range wireless communication interface such as ZigBee®, Bluetooth®, WiFi. obtain.
本発明の実施形態による二次電池のステップ充電制御装置は、電気駆動装置に含まれ得る。 A secondary battery step charge control device according to an embodiment of the present invention may be included in an electric drive device.
電気駆動装置は、スマートフォン、タブレットＰＣ、ラップトップパソコン、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグハイブリッド自動車、電気自転車、無人飛行機（ドローン）、電力貯蔵装置、無停電電源供給装置などのように二次電池パックから電力の供給を受ける多様な装置であり得る。 Electric drive devices are used in secondary battery packs such as smartphones, tablet PCs, laptop computers, electric vehicles, hybrid vehicles, plug hybrid vehicles, electric bicycles, drones, power storage devices, and uninterruptible power supply devices. It can be a variety of devices that receive power from.
また、本発明による二次電池のステップ充電制御装置は、二次電池の充電と放電を全般的に制御するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に含まれ得る。 Also, the secondary battery step charge control apparatus according to the present invention may be included in a battery management system that generally controls charging and discharging of the secondary battery.
図４～図７は、本発明の実施形態による二次電池のステップ充電制御方法を示したフロー図である。 4 to 7 are flow charts showing a step charge control method for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
以下、図４～図７を参照して本発明の実施形態による二次電池のステップ充電制御方法を詳しく説明する。 Hereinafter, a step charging control method for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7. FIG.
まず、段階Ｓ１０において、充電制御部６０は、拡張カルマンフィルターを実行する。拡張カルマンフィルターはプログラムにコーディングされて保存部７０に記録され得る。
First, in step S10, the charging
段階Ｓ２０において、充電制御部６０は、拡張カルマンフィルターが実行された後、電圧測定部３０を通じて二次電池２０の端子電圧を最初に測定し、拡張カルマンフィルターによって推定される分極電圧（Ｖ１［ｋ］）と充電状態（ＳＯＣ［ｋ］）を下記の数式によって初期化する。
初期化数式において、Ｖｃｅｌｌ［０］は拡張カルマンフィルターのアルゴリズムが実行されてから初めて測定した初期電圧を示す。また、ＯＣＶ－１は、充電状態を開放電圧に変換する演算子（ＯＣＶ（ＳＯＣ））に対する逆変換演算子である。 In the initialization formula, V cell [0] denotes the initial voltage measured for the first time after the extended Kalman filter algorithm is executed. Also, OCV -1 is an inverse transformation operator for the operator (OCV(SOC)) that transforms the state of charge into an open-circuit voltage.
段階Ｓ３０において、充電制御部６０は、充電装置８０から充電開始信号が伝送されるか否かを判断する。段階Ｓ３０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスの進行を保留し、「はい」と判断されれば、段階Ｓ４０に移行する。
At step S<b>30 , the charging
段階Ｓ４０において、充電制御部６０は、温度測定部５０を通じて二次電池２０の温度を測定して温度測定初期値Ｔ［０］を保存部７０に記録する。段階Ｓ４０の後、段階Ｓ５０が行われる。
In step S<b>40 , the charging
段階Ｓ５０において、充電制御部６０は、数式９を用いてｄＶＯＣＶ及びｄＶｐｏｌを下記の数式のように初期化する。
In step S50, the charging
初期化：
ＶＯＣＶ［０］はＳＯＣ－ＯＣＶルックアップテーブルを参照してＳＯＣ［０］から決定する。ｄＶＯＣＶ，ｍｉｎ［０］は保存部７０に予め記録されたパラメータ値を参照する。ｄＶｐｏｌ［０］に対する数式において、二次電池２０の充電がまだ開始されていない状態であるためＩ［０］は０であり、ＳＯＣ［０］がＶｃｅｌｌ［０］から算出されたためＶｃｅｌｌ［０］とＶＯＣＶ［０］とは同一である。したがって、ｄＶｐｏｌ［０］は０である。
V OCV [0] is determined from SOC [0] by referring to the SOC-OCV lookup table. dV OCV, min [0] refers to parameter values pre-recorded in the
段階Ｓ５０の後、段階Ｓ６０が行われる。 After step S50, step S60 is performed.
段階Ｓ６０において、充電制御部６０は、数式１０と補正ファクタールックアップテーブルｄＳＯＣ（ｄＶＯＣＶ［ｋ］、ｄＶｐｏｌ［ｋ］）を参照して、ルックアップ充電状態の初期値ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［０］を決定する。段階Ｓ６０の後、段階Ｓ７０が行われる。
In step S60, the charging
初期化：
段階Ｓ７０において、充電制御部６０は、ルックアップ充電状態の初期値ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［０］と二次電池２０の温度初期値Ｔ［０］を用いてステップ充電ルックアップテーブル（図３を参照）から充電電流の初期値Ｉｍａｘ［０］を決定する。段階Ｓ７０の後、段階Ｓ８０が行われる。
In step S70, the charging
段階Ｓ８０において、充電制御部６０は、充電装置８０側に充電電流の初期値Ｉｍａｘ［０］を伝送する。すると、充電装置８０は、充電電流の初期値Ｉｍａｘ［０］に対応する充電電流を二次電池２０に印加する。段階Ｓ８０の後、段階Ｓ９０が行われる。
In step S80, the charging
段階Ｓ９０において、充電制御部６０は、時間△ｔが経過したか否かを判断する。段階Ｓ９０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスの進行を保留し、「はい」と判断されれば、段階Ｓ１００に移行する。
At step S90, the charging
段階Ｓ１００において、充電制御部６０は、電圧測定部３０、電流測定部４０及び温度測定部５０を用いて二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定し、電圧測定値Ｖｃｅｌｌ［ｋ］、電流測定値Ｉ［ｋ］及び温度測定値Ｔ［ｋ］を保存部７０に記録する。ここで、ｋは１である。段階Ｓ１００の後、段階Ｓ１１０が行われる。
In step S100, the charging
段階Ｓ１１０において、充電制御部６０は、拡張カルマンフィルターを用いて二次電池の充電状態を決定する。段階Ｓ１１０の後、段階Ｓ１２０が行われる。
In step S110, the charging
段階Ｓ１２０において、充電制御部６０は、数式９を用いてｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］を決定する。ここで、ｋ＝１である。段階Ｓ１２０の後、段階Ｓ１３０が行われる。
At step S120, the charging
段階Ｓ１３０において、充電制御部６０は、数式１０と補正ファクタールックアップテーブルｄＳＯＣ（ｄＶＯＣＶ［ｋ］、ｄＶｐｏｌ［ｋ］）を参照して、ルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を決定する。ここで、ｋ＝１である。段階Ｓ１３０の後、段階Ｓ１４０が行われる。
In step S130, the charging
段階Ｓ１４０において、充電制御部６０は、ルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］と二次電池２０の温度Ｔ［ｋ］を参照して、ステップ充電ルックアップテーブルから充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を決定する。段階Ｓ１４０の後、段階Ｓ１５０が行われる。
In step S140, the
段階Ｓ１５０において、充電制御部６０は、充電装置８０側に充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を伝送する。すると、充電装置８０は、伝送された充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］に対応する充電電流を二次電池２０側に印加する。段階Ｓ１５０の後、段階Ｓ１６０が行われる。
In step S150, the charging
段階Ｓ１６０において、充電制御部６０は、充電装置８０から充電中断信号が受信されるか否かを判断する。段階Ｓ１６０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスを段階Ｓ９０に移行し、「はい」と判断されれば、段階Ｓ１７０に移行する。段階Ｓ１６０において、充電中断信号が受信されれば、充電装置８０から印加される充電電流の大きさが０になって二次電池２０の充電動作が中止される休止モードが始まる。
In step S<b>160 , the charging
段階Ｓ１７０において、充電制御部６０は、休止モードでも電圧測定部３０、電流測定部４０及び温度測定部５０を用いて二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定し、電圧測定値Ｖ［ｋ］、電流測定値Ｉ［ｋ］及び温度測定値Ｔ［ｋ］を保存部７０に記録する。ここで、ｋは累積された測定回数である。段階Ｓ１７０の後、段階Ｓ１８０が行われる。
In step S170, the charging
段階Ｓ１８０において、充電制御部６０は、休止モードでも拡張カルマンフィルターを用いて二次電池の充電状態を決定し、決定された充電状態を保存部７０に記録する。段階Ｓ１８０の後、段階Ｓ１９０が行われる。
In step S<b>180 , the charging
段階Ｓ１９０において、充電制御部６０は、時間△ｔが経過したか否かを判断する。段階Ｓ１９０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスの進行を保留し、「はい」と判断されれば、段階Ｓ２００に移行する。
At step S190, the charging
段階Ｓ２００において、充電制御部６０は、充電装置８０から充電開始信号が受信されるか否かを判断する。
At step S<b>200 , the charging
段階Ｓ２００で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０は、プロセスを段階Ｓ１７０に移行して、休止モードで二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定し、拡張カルマンフィルターを用いて二次電池２０の充電状態を推定する過程を繰り返す。
If it is determined "No" in step S200, the charging
段階Ｓ２００で「はい」と判断されれば、段階Ｓ１２０に移行する。したがって、拡張カルマンフィルターによって最後に推定された充電状態を用いて数式９によってｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］を決定し、補正ファクタールックアップテーブルとｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］を用いて数式１０によってルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を決定し、最近に測定された温度Ｔ［ｋ］とルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を用いてステップ充電ルックアップテーブルから充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を決定し、充電装置８０側に充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を伝送する。充電装置８０は、充電制御部６０から充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］に関するデータを受信すれば、Ｉｍａｘ［ｋ］に対応する充電電流を二次電池２０に印加する。
If yes in step S200, the process proceeds to step S120. Therefore, the state of charge last estimated by the extended Kalman filter is used to determine dV OCV [k] and dV pol [k] by Equation 9, and the correction factor lookup table and dV OCV [k] and dV pol [k ] to determine the lookup state of charge SOC lookup [k] by
段階Ｓ１２０～Ｓ１５０は、充電制御部６０が充電装置８０から充電中断信号を受信しない間に繰り返される。
Steps S120 to S150 are repeated while charging
一方、本発明の実施形態による二次電池２０のステップ充電制御方法は、二次電池２０が放電モードから充電モードに切り換えられる場合にも行われ得る。この場合、段階Ｓ１６０以後のプロセスが、図７に示されたフロー図のように変更され得る。
Meanwhile, the step charge control method of the
図７を参照すると、段階Ｓ１６０において、充電装置８０から充電中断信号が伝送されれば、充電制御部６０は負荷制御装置（図１の９０）から放電開始信号が受信されるか否かを判断する。
Referring to FIG. 7, in step S160, if the charging stop signal is transmitted from the charging
負荷制御装置９０は、二次電池２０の放電電流の供給を受ける負荷の動作を制御する装置である。一例として、負荷制御装置９０は、電気自動車のモータを制御するモータ制御装置であり得るが、本発明がここに限定されることはない。
The
段階Ｓ２１０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスを段階Ｓ１７０に移行し、「はい」と判断されれば、充電制御部６０は二次電池２０の放電を始めると同時にプロセスを段階Ｓ２２０に移行する。
If "NO" in step S210, the
段階Ｓ２２０において、充電制御部６０は、電圧測定部３０、電流測定部４０及び温度測定部５０を用いて二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定し、電圧測定値Ｖ［ｋ］、電流測定値Ｉ［ｋ］及び温度測定値Ｔ［ｋ］を保存部７０に記録する。ここで、ｋは累積された測定回数である。段階Ｓ２２０の後、段階Ｓ２３０が行われる。
In step S220, the charging
段階Ｓ２３０において、充電制御部６０は、拡張カルマンフィルターを用いて放電モードで二次電池２０の充電状態を決定する。段階Ｓ２３０の後、段階Ｓ２４０が行われる。
In step S230, the
段階Ｓ２４０において、充電制御部６０は、時間△ｔが経過したか否かを判断する。段階Ｓ２４０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスの進行を保留し、「はい」と判断されれば段階Ｓ２５０に移行する。
At step S240, the charging
段階Ｓ２５０において、充電制御部６０は、充電装置８０から充電開始信号が受信されるか否かを判断する。
At step S<b>250 , the charging
段階Ｓ２５０で「いいえ」と判断されれば、充電制御部６０はプロセスを段階Ｓ２２０に移行して、放電モードで二次電池２０の電圧、電流及び温度を測定し、拡張カルマンフィルターを用いて二次電池２０の充電状態を推定する過程を繰り返す。
If the determination in step S250 is 'no', the charging
段階Ｓ２５０で「はい」と判断されれば、段階Ｓ１２０に移行する。したがって、拡張カルマンフィルターによって放電モードで最後に推定された充電状態を用いて数式９によってｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］を決定し、補正ファクタールックアップテーブルとｄＶＯＣＶ［ｋ］及びｄＶｐｏｌ［ｋ］を用いて数式１０によってルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を決定し、最近に測定された温度Ｔ［ｋ］とルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］を用いてステップ充電ルックアップテーブルから充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を決定し、充電装置８０側に充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］を伝送する。充電装置８０は、充電制御部６０から充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］に関するデータを受信すれば、Ｉｍａｘ［ｋ］に対応する充電電流を二次電池２０に印加する。
If YES in step S250, the process proceeds to step S120. Therefore, dV OCV [k] and dV pol [k] are determined by Equation 9 using the last estimated state of charge in discharge mode by the extended Kalman filter, and the correction factor lookup table and dV OCV [k] and dV Determine the lookup state of charge SOC lookup [k] by
二次電池２０が放電モードから充電モードに切り換えられた場合、分極電圧は負の値を有する。したがって、数式１０を用いて拡張カルマンフィルターによって推定された充電状態ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅ［ｋ］をルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐ［ｋ］に補正するとき、休止モードから充電モードに変更される場合よりも放電モードから充電モードに変更される場合に、補正ファクターの値が相対的にさらに増加する。したがって、充電電流の大きさＩｍａｘ［ｋ］が印加される充電状態区間の上限が延長される効果がさらに増加することで、充電時間を一層短縮することができる。
When the
図８は、二次電池２０を本発明によるステップ充電方式（実施例１及び２）と従来のステップ充電方式（比較例）で充電を行ったとき、充電状態の変化による充電電流の大きさ変化を示したグラフである。
FIG. 8 shows changes in the magnitude of the charging current due to changes in the state of charge when the
実施例１及び２と比較例で使われた二次電池は、パウチ型リチウムポリマーセルであって、容量は７８Ａｈであり、正極活物質としてＬｉ（Ｎｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２）Ｏ２及び負極活物質として黒鉛を使用したセルである。 The secondary batteries used in Examples 1 and 2 and Comparative Example were pouch-type lithium polymer cells with a capacity of 78 Ah and Li(Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ) as a positive electrode active material. ) cells using O2 and graphite as the negative electrode active material.
実施例１は、二次電池の充電を始める前に二次電池の充電状態と休止時間を調節してｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌがそれぞれ０．５４Ｖと０．００Ｖになるように二次電池の状態を調節した。 In Example 1, before charging the secondary battery, the state of charge and rest time of the secondary battery are adjusted so that dV OCV and dV pol are 0.54 V and 0.00 V, respectively. was adjusted.
実施例２は、二次電池の充電を始める前に二次電池の充電状態と休止時間を調節してｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌがそれぞれ０．４３Ｖと０．０９Ｖになるように二次電池の状態を調節した。 In Example 2, before charging the secondary battery, the state of charge and the rest time of the secondary battery are adjusted so that dV OCV and dV pol are 0.43 V and 0.09 V, respectively. was adjusted.
実施例１及び２において、充電電流の大きさは１５０Ａ、１００Ａ、５０Ａ、２５Ａの順に減少させる。充電電流の大きさが変更される充電状態は、充電電流プロファイルが急に低くなるときの充電状態である。二次電池の温度は恒温装置を用いて２５℃に一定に維持した。ルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐの初期値はｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌの初期条件から決定した。 In Examples 1 and 2, the magnitude of the charging current decreases in the order of 150A, 100A, 50A and 25A. The charge state where the charge current magnitude is changed is the charge state when the charge current profile drops sharply. The temperature of the secondary battery was kept constant at 25° C. using a constant temperature device. The initial value of the lookup state of charge SOC lookup was determined from the initial conditions of dV OCV and dV pol .
実施例１及び２において、充電電流の初期値は共通して１５０Ａで決定され、該当大きさの充電電流を二次電池に印加しながらｄＶＯＣＶとｄＶｐｏｌを用いて拡張カルマンフィルターによって推定された充電状態ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅをルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐに補正した。また、ルックアップ充電状態と二次電池の温度を参照してステップ充電ルックアップテーブルから充電電流の大きさＩｍａｘを更新した。 In Examples 1 and 2, the initial value of the charging current was determined to be 150 A in common, and was estimated by an extended Kalman filter using dV OCV and dV pol while applying the corresponding charging current to the secondary battery. The state of charge SOC estimate was corrected to the lookup state of charge SOC lookup . Also, the charge current magnitude Imax is updated from the step charge lookup table with reference to the lookup state of charge and the temperature of the secondary battery.
比較例においては、拡張カルマンフィルターによって推定された充電状態ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅをルックアップ充電状態ＳＯＣｌｏｏｋｕｐに補正せず、ＳＯＣｅｓｔｉｍａｔｅをそのまま使って充電電流の大きさを決定した。 In the comparative example, the state of charge SOC estimate estimated by the extended Kalman filter is not corrected to the lookup state of charge SOC lookup , and the SOC estimate is used as is to determine the magnitude of the charging current.
図８を参照すると、実施例１及び２の充電電流プロファイルは、比較例１の充電電流プロファイルと比べて充電電流の大きさが維持される充電状態区間の上限値が右側に移動したことが分かる。そして、実施例１のプロファイルが実施例２のプロファイルよりもさらに右側に移動したことが分かる。 Referring to FIG. 8 , it can be seen that the charging current profiles of Examples 1 and 2 have the upper limit of the charging state interval in which the magnitude of the charging current is maintained shifted to the right compared to the charging current profile of Comparative Example 1. . Also, it can be seen that the profile of Example 1 has moved further to the right than the profile of Example 2.
図９は実施例１の充電電流プロファイルによって充電が行われたときと比較例の充電電流プロファイルによって充電が行われたときの充電時間を比べたグラフであり、図１０は実施例２の充電電流プロファイルによって充電が行われたときと比較例の充電電流プロファイルによって充電が行われたときの充電時間を比べたグラフである。 FIG. 9 is a graph comparing charging times when charging is performed according to the charging current profile of Example 1 and when charging is performed using the charging current profile of the comparative example, and FIG. 5 is a graph comparing charging times when charging is performed according to the profile and when charging is performed according to the charging current profile of the comparative example;
図９及び図１０を参照すると、実施例１の充電電流プロファイルが適用されれば、比較例に比べて充電状態が２０％から８０％まで増加するのにかかった時間が約５分減少し、実施例２の充電電流プロファイルが適用されれば、比較例に比べて充電状態が２０％から８０％まで増加するのにかかった時間が約２分減少したことを確認できる。 9 and 10, when the charging current profile of Example 1 is applied, the time required for the state of charge to increase from 20% to 80% is reduced by about 5 minutes compared to the comparative example, It can be seen that when the charging current profile of Example 2 is applied, the time required for the state of charge to increase from 20% to 80% is reduced by about 2 minutes compared to the comparative example.
このように、本発明は、充電を始める前の二次電池の充電状態（ｄＶＯＣＶ）と分極電圧（ｄＶｐｏｌ）を同時に考慮して充電電流の大きさを適応的に制御することで、二次電池のステップ充電時間を従来より短縮することができる。 In this way, the present invention adaptively controls the magnitude of the charging current by simultaneously considering the state of charge (dV OCV ) and the polarization voltage (dV pol ) of the secondary battery before charging is started. The step charge time for the next battery can be shortened compared to the conventional method.
本発明の多様な実施形態の説明において、「部」と称される構成要素は物理的に区分される要素ではなく、機能的に区分される要素として理解されねばならない。したがって、それぞれの構成要素は他の構成要素と選択的に統合されるか、または、それぞれの構成要素が制御ロジックの効率的な実行のためにサブ構成要素に分割され得る。しかし、構成要素が統合または分割されても機能の同一性が認定されれば、統合または分割された構成要素も本発明の範囲内であると解釈されることは当業者にとって自明である。 In the description of various embodiments of the present invention, components referred to as "parts" should be understood as functionally divided elements rather than physically divided elements. Thus, each component can be selectively integrated with other components or each component can be divided into sub-components for efficient execution of control logic. However, it is obvious to a person skilled in the art that the integrated or divided components are also construed to be within the scope of the present invention if the functional equivalence is recognized even if the components are integrated or divided.
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention has been described with the limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to this, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may understand the techniques of the present invention. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent scope of the concept and claims.
本発明によれば、本発明は、充電を始める前の二次電池の充電状態（ｄＶＯＣＶ）と分極電圧（ｄＶｐｏｌ）を同時に考慮して充電電流の大きさを適応的に制御することで、二次電池のステップ充電時間を従来よりも短縮することができる。特に、充電電流の大きさが相対的に大きい充電状態区間の上限を増加させることで、二次電池の充電時間を短縮することができる。また、二次電池が休止モードまたは放電モードから充電モードに切り換えられた場合、充電電流の大きさが変更される充電状態区間の上限を拡張することで、充電時間短縮効果をさらに増加させることができる。
According to the present invention, the charge state (dV OCV ) and the polarization voltage (dV pol ) of the secondary battery before starting charging are simultaneously considered to adaptively control the magnitude of the charging current. , the step charging time of the secondary battery can be shortened as compared with the conventional one. In particular, it is possible to shorten the charging time of the secondary battery by increasing the upper limit of the charging state interval in which the magnitude of the charging current is relatively large. In addition, when the secondary battery is switched from the rest mode or the discharge mode to the charge mode, the charge time reduction effect can be further increased by extending the upper limit of the charge state section in which the magnitude of the charge current is changed. can.
Claims (15)
前記電圧測定部、前記電流測定部及び前記温度測定部と動作可能に結合された充電制御部とを含み、
前記充電制御部は、
二次電池の充電が始まる前に、前記測定された電圧測定値、前記測定された電流測定値及び前記測定された温度測定値に基づいて二次電池の充電状態と開放電圧を推定する制御ロジックと、
少なくとも二次電池の内部抵抗、電流測定値及び前記推定された開放電圧から二次電池の分極電圧を決定する制御ロジックと、
前記推定された開放電圧と予め定義された開放電圧最低値との差に該当する開放電圧偏差を決定する制御ロジックと、
分極電圧及び開放電圧偏差と補正ファクターとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記決定された分極電圧と前記決定された開放電圧偏差とに対応する補正ファクターを決定する制御ロジックと、
前記補正ファクターによって前記推定された充電状態を補正してルックアップ充電状態を決定する制御ロジックと、
充電状態及び温度と充電電流の大きさとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記ルックアップ充電状態と前記温度測定値に対応する充電電流の大きさを決定する制御ロジックと、
前記決定された充電電流の大きさに相応する充電電流が二次電池に印加されるように前記決定された充電電流を充電装置に提供する制御ロジックとを含むプロセスを行うように構成された、二次電池のステップ充電制御装置。 a voltage measurement unit, a current measurement unit, and a temperature measurement unit that measure the voltage, current, and temperature of the secondary battery, respectively;
a charging control unit operatively coupled to the voltage measurement unit, the current measurement unit and the temperature measurement unit;
The charging control unit
Control logic for estimating the state of charge and open-circuit voltage of the secondary battery based on the measured voltage measurement, the measured current measurement, and the measured temperature measurement before charging of the secondary battery begins. When,
control logic for determining a polarization voltage of the secondary battery from at least the internal resistance of the secondary battery, current measurements and the estimated open-circuit voltage;
control logic for determining an open-circuit voltage deviation corresponding to a difference between the estimated open-circuit voltage and a predefined minimum open-circuit voltage;
control logic for determining a correction factor corresponding to the determined polarization voltage and the determined open-circuit voltage deviation with reference to a predefined correlation between the polarization voltage and the open-circuit voltage deviation and the correction factor; ,
control logic for correcting the estimated state of charge by the correction factor to determine a lookup state of charge;
control logic for determining a charge current magnitude corresponding to said lookup state of charge and said temperature measurement with reference to a predefined correlation between state of charge and temperature and charge current magnitude ;
and control logic for providing the determined charging current to a charging device such that a charging current corresponding to the magnitude of the determined charging current is applied to the secondary battery. A secondary battery step charge controller.
二次電池が放電モードまたは休止モードである間に、拡張カルマンフィルターを用いて前記電圧測定値、前記電流測定値及び前記温度測定値から二次電池の充電状態を周期的に決定し、前記決定された複数の充電状態のうち充電が開始される直前に推定された充電状態を補正して前記ルックアップ充電状態を決定するように構成された、請求項１に記載の二次電池のステップ充電制御装置。 The charging control unit
Periodically determining the state of charge of the secondary battery from the voltage measurement, the current measurement and the temperature measurement using an extended Kalman filter while the secondary battery is in a discharge mode or a rest mode; 2. The step charging of the secondary battery according to claim 1 , wherein said lookup state of charge is determined by correcting a state of charge estimated immediately before charging is started among said plurality of state of charge. Control device.
（ｂ）二次電池の充電が始まる前に、前記測定された電圧測定値、前記測定された電流測定値及び前記測定された温度測定値に基づいて二次電池の充電状態と開放電圧を推定する段階と、
（ｃ）少なくとも二次電池の内部抵抗、電流測定値及び前記推定された開放電圧から二次電池の分極電圧を決定する段階と、
（ｄ）前記推定された開放電圧と予め定義された開放電圧最低値との差に該当する開放電圧偏差を決定する段階と、
（ｅ）分極電圧及び開放電圧偏差と補正ファクターとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記決定された分極電圧と前記決定された開放電圧偏差とに対応する補正ファクターを決定する段階と、
（ｆ）前記補正ファクターによって前記推定された充電状態を補正してルックアップ充電状態を決定する段階と、
（ｇ）充電状態及び温度と充電電流の大きさとの間の予め定義された相関関係を参照して、前記ルックアップ充電状態と前記温度測定値に対応する充電電流の大きさを決定する段階と、
（ｈ）前記決定された充電電流の大きさに相応する充電電流が二次電池に印加されるように前記決定された充電電流を充電装置に提供する段階とを含む、二次電池のステップ充電制御方法。 (a) measuring voltage, current and temperature of the secondary battery in discharge mode or rest mode of the secondary battery;
(b) estimating the state of charge and the open-circuit voltage of the secondary battery based on the measured voltage measurement , the measured current measurement , and the measured temperature before charging of the secondary battery begins; and
(c) determining the polarization voltage of the secondary battery from at least the internal resistance of the secondary battery, the current measurement and the estimated open-circuit voltage;
(d) determining an open-circuit voltage deviation corresponding to a difference between the estimated open-circuit voltage and a predefined minimum open-circuit voltage;
(e) determining a correction factor corresponding to the determined polarizing voltage and the determined open circuit voltage deviation with reference to a predefined correlation between the polarization voltage and the open circuit voltage deviation and the correction factor; stages and
(f) correcting the estimated state of charge by the correction factor to determine a lookup state of charge;
(g) determining a charge current magnitude corresponding to said lookup state of charge and said temperature measurement with reference to a predefined correlation between state of charge and temperature and charge current magnitude ; ,
(h) providing the determined charging current to a charging device so that a charging current corresponding to the magnitude of the determined charging current is applied to the secondary battery. control method.
前記（ｆ）段階において、前記決定された複数の充電状態のうち充電が開始される直前に推定された充電状態を補正して前記ルックアップ充電状態を決定する、請求項９に記載の二次電池のステップ充電制御方法。 In the step (b), while the secondary battery is in the discharge mode or the rest mode, the extended Kalman filter is used to cycle the state of charge of the secondary battery from the voltage measurement, the current measurement and the temperature measurement. determined
10. The secondary device of claim 9 , wherein in the step (f), the lookup state of charge is determined by correcting the state of charge estimated immediately before charging is started among the plurality of determined states of charge. Battery step charging control method.
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